Цирконы раскрывают историю колебаний окислительного состояния корового магматизма и суперконтинентального цикла

Цирконы — минералы, кристаллизующиеся при остывании магм и встречающиеся в магматических породах в следовых количествах, — хранят величайшую информацию об истории Земли благодаря своей исключительной прочности. Международная команда учёных под руководством доктора Руи Вана (Институт наук о Земле, Китайский университет геонаук, Пекин) разработала новый метод, позволяющий по соотношениям Ce, U и Ti в детритовых (осадочных) цирконах отслеживать изменения окислительного состояния (редокс-состояния) коровых магм на протяжении всей истории планеты. Исследование опубликовано в журнале Science Bulletin.

Новый оксибарометр, основанный на методе Loucks et al. (2020), позволяет увереннее оценивать вариации окислительного состояния и интерпретировать их в контексте глобальных тектонических изменений. Анализ цирконов возрастом от 3 миллиардов лет до современных показал, что окислительное состояние магм (выраженное как ΔFMQ) возросло около 3,5 миллиардов лет назад, а затем оставалось в среднем выше нуля на протяжении последних 3 миллиардов лет. Это свидетельствует о начале переработки океанической литосферы в мантию — процесса, который впоследствии оформился в зоны субдукции.

Ключевой вывод исследования заключается в том, что породы с поверхности Земли могут погружаться обратно в глубокую мантию (на сотни и тысячи километров), и наши данные показывают, что это происходило на протяжении миллиардов лет. Резкое падение нижнего предела редокс-состояния 2,6 миллиарда лет назад маркирует формирование чётко выраженных континентов и погребение океанических пород в мантию. Учёные также обнаружили цикличность редокс-паттернов с периодом около 600 миллионов лет, что соответствует циклам сборки суперконтинентов, таких как Гондвана, Родиния, Нура и Суперия.